A superexpressão de GmbZIPE2 em protoplastos de soja sugere um papel regulador da expressão de genes da fotossíntese e da via de biossíntese de fenilpropanóides

Abstract

A modulação da transcrição gênica é fundamental para a formação de uma resposta de defesa eficaz em plantas sob estresses. Os mecanismos de modulação são regulados principalmente por fatores de transcrição. A família de fatores de transcrição com domínio básico de zíper de leucina (bZIP) é relacionada com vários processos na planta, dentre eles a fotossíntese e estresse abiótico e biótico, e são divididos em 12 grupos em soja. GmbZIPE2 (Glyma05g168100) é um membro do grupo E da família bZIP de Glycine max, e membros desse grupo ainda não foram caracterizados nesta espécie. O gene GmbZIPE2 de soja tem sua expressão alterada em resposta à infecção fúngica e ao tratamento com fitormônios de defesa. A proteína GmbZIPE2 é capaz de se ligar ao cis- elemento H-box in vitro e ativar a transcrição da chalcona sintase CHS8, importante enzima da via de biossíntese de fenilpropanoides. Além disso, GmbZIPE2 interage com duas proteínas relacionadas à fotossíntese e estresse oxidativo. Neste estudo foi realizado o transcriptoma de protoplastos de folhas de soja superexpressando GmbZIPE2 a fim de se obter mais informações sobre a função desse fator de transcrição. A maior porcentagem de genes ativados pela superexpressão de GmbZIPE2 estão relacionados com fotossíntese. Um número expressivo de genes ativados são fatores de transcrição, dentre eles dois WRKY33, gene que é relacionado a indução da produção de fitoalexinas na defesa contra patógenos. Nossos resultados sugerem que GmbZIPE2 possui um papel regulador na via de biossíntese de fitoalexinas e na fotossíntese, mais especificamente, no controle de estresse oxidativo.

Gene expression modulation is critical for the formation of an effective defense response in stressed plants. Modulation mechanisms are mainly regulated by transcription factors. The family of transcription factors with basic leucine zipper domain (bZIP) is related to several processes in the plant, including photosynthesis and abiotic/biotic stress, and are divided into 12 groups in soybean. GmbZIPE2 (Glyma05g168100) is a member of the E group of the bZIP family in Glycine max, and members of this group have not been characterized in this species. The gene GmbZIPE2 of soybean has altered expression in response to the fungal infection and the treatment with phytohormones related to defense. The GmbZIPE2 protein is capable of binding to the H-box cis-element in vitro and activates the transcription of CHS8 chalcone synthase, an important enzyme in phenylpropanoid biosynthesis pathway. In addition, GmbZIPE2 interact with two proteins related to photosynthesis and oxidative stress. In this study the transcriptome of soybean leaves protoplasts overexpressing GmbZIPE2 was performed in order to obtain more information on the function of this transcription factor. The highest percentage of genes activated by the overexpression of GmbZIPE2 are related to photosynthesis. An expressive number of activated genes are transcription factors, among them two WRKY33, a gene that is related to production of phytoalexins in defense against pathogens. Our results suggest that GmbZIPE2 has a regulatory role in the biosynthesis pathway of phytoalexins and in photosynthesis, more specifically in the control of oxidative stress. The results generated in this work increase the information about the GmbZIPE2 gene and its possible functions in plant and consequently helps the characterization of the E family of soybean bZIPs.